Bernard Gutin, Leigh Ramsey, Paule Barbeau, William Cannady, Michael Ferguson, Mark Litaker, Scott Owens, Concentrațiile plasmatice de leptină la copiii obezi: modificări în perioadele de 4 luni cu și fără antrenament fizic, The American Journal of Clinical Nutrition, Volumul 69, Ediția 3, martie 1999, paginile 388-394, https://doi.org/10.1093/ajcn/69.3.388

plasmatice

ABSTRACT

Fundal: Se știe puțin despre efectele antrenamentului fizic asupra concentrațiilor plasmatice de leptină la copii.

Obiectiv: Am căutat să determinăm efectele perioadelor de 4 luni cu sau fără antrenament fizic asupra leptinei la copiii obezi și să explorăm factorii determinanți ai leptinei la momentul inițial și ca răspuns la antrenamentul fizic.

Proiecta: Participanții au fost 34 de copii obezi de 7-11 ani, repartizați aleatoriu să se antreneze fizic în timpul primului sau al doilea 4 luni al studiului de 8 luni.

Rezultate: Compoziția corporală totală, adipozitatea viscerală și insulina au fost toate corelate pozitiv cu leptina la momentul inițial (P ≤ 0,05); cu toate acestea, numai masa de grăsime a fost reținută în regresia finală treptată (P = 0,0001, R2 = 0,57). Leptina a scăzut în timpul perioadelor de 4 luni de antrenament fizic și a crescut în 4 luni după încetarea antrenamentului fizic (P 2 = 0,53).

Concluzii: La copiii obezi, concentrația de leptină a scăzut pe parcursul a 4 luni de antrenament fizic și a crescut într-o perioadă ulterioară de 4 luni fără antrenament fizic, masa grasă a fost puternic corelată cu leptina inițială și s-au observat reduceri mai mari ale leptinei pe parcursul a 4 luni de antrenament fizic la copii cu leptina de pregatire mai mare si la cei a caror masa totala a crescut cel mai putin.

INTRODUCERE

Produsul proteic recent descoperit al genei obeze (ob) este leptina, care este secretată de adipocite în circulația generală (1), unde ajută la reglarea masei corporale jucând un rol într-o buclă de feedback între adipocite și hipotalamus. De exemplu, la șoarecii ob/ob, care nu produc o proteină funcțională de leptină, administrarea de leptină scade aportul de energie și mărește cheltuielile de energie, ducând la pierderea în greutate (2). Două studii au descoperit mutații care afectează gena leptinei la copiii obezi; aceste descoperiri evidențiază rolul important al leptinei în această populație. Un studiu a constatat că o mutație de deleție a genei leptinei a fost asociată cu concentrații scăzute de leptină și obezitate severă la 2 copii care erau membri ai unei familii extrem de consanguine (3). Un alt studiu a constatat că o mutație a genei receptorului de leptină, care rezultă într-un receptor trunchiat, a fost asociată cu obezitate cu debut precoce și perturbarea mai multor funcții endocrine (4).

La adulți (5, 6) și copii (7), concentrațiile de leptină sunt corelate pozitiv cu adipozitatea corporală totală. Mai mult, restricția energetică duce la scăderea concentrațiilor de leptină (8), stimulând probabil apetitul. Lahlou și colab. (7) au raportat că copiii obezi au avut concentrații mai mari de leptină decât copiii slabi. Ar fi de așteptat ca aceste concentrații ridicate de leptină să reducă aportul de energie la acești copii. Cu toate acestea, copiii obezi au avut aporturi de energie mai mari decât copiii slabi, sugerând că ar putea avea o formă de rezistență la leptină. În ceea ce privește depunerea regională a grăsimii, un studiu efectuat pe copii și adulți tineri a constatat că concentrațiile de leptină au fost mai strâns corelate cu țesutul adipos abdominal subcutanat (SAAT; r = 0,84) decât cu țesutul adipos visceral (TVA; r = 0,59) (9).

Aceste rezultate sugerează că la copii, leptina este un marker al adipozității, dar nu suprimă aportul de energie și nu oprește depunerea grăsimilor. Acest lucru sugerează un anumit tip de rezistență la leptină, poate similar cu fenomenul de rezistență la insulină care apare la persoanele obeze. Această rezistență la leptină poate fi de natură fiziologică sau poate rezulta din factori de mediu precum disponibilitatea imediată a alimentelor cu conținut ridicat de energie.

Studiile privind efectele exercițiilor fizice regulate la adulți au arătat că antrenamentul fizic a dus la scăderea concentrațiilor de leptină (10-12), deși într-un studiu, acest lucru a avut loc la bărbați, dar nu la femei (10), iar într-un alt studiu, antrenamentul fizic a scăzut concentrațiile de leptină la femei dar nu la bărbați (11). La copii (13), concentrațiile de leptină au fost corelate pozitiv cu nivelul de activitate fizică după ajustarea pentru grăsimea corporală (r = 0,26, P 14). Copiii obezi cu vârsta cuprinsă între 7 și 11 ani au fost recrutați prin fluturași și reclame în ziare. Copiii și părinții interesați au fost invitați să vizualizeze o casetă video care să ilustreze întregul protocol și să semneze documente de consimțământ informat în conformitate cu procedurile Comitetului de asigurare umană al Colegiului Medical din Georgia. Pentru a fi inclus, un copil trebuia să aibă o grosime a pielii tricepsului mai mare decât percentila 85 (15) și nu putea fi implicat în niciun alt program de control al greutății sau de exerciții; de asemenea, subiecții nu ar putea avea restricții asupra activității lor fizice.

Copiii au fost supuși testelor inițiale și au fost repartizați aleatoriu, în categoriile de sex și etnie, în grupa 1 sau grupa 2. Sesiunile de testare au fost efectuate la momentul inițial și după 4 și 8 luni din perioada experimentală. Grupul 1 s-a angajat în antrenament fizic în primii 4 luni și apoi a încetat pregătirea fizică formală în următorii 4 luni, în timp ce grupul 2 nu s-a antrenat fizic în primii 4 luni și apoi s-a angajat în antrenament fizic în următorii 4 luni. Datele de bază privind leptina au fost disponibile pentru 34 de copii, dintre care 31 au finalizat 4 luni de pregătire fizică.

Măsurători

Compoziția totală a corpului a fost măsurată cu absorptiometrie cu raze X cu energie duală (DXA) (QDR-1000; Hologic Inc, Waltham, MA). Valabilitatea acestei tehnici este susținută de date care arată un acord bun între valorile DXA și cele derivate din analiza carcasei porcilor (18), iar fiabilitatea acesteia este ilustrată de constatarea noastră că corelația intraclasă pentru măsurători repetate ale procentului de grăsime a fost de 0,998 ( 19).

Măsurătorile TVA și SAAT sunt descrise în detaliu în altă parte (14). Pe scurt, TVA și SAAT au fost determinate cu un sistem de imagistică prin rezonanță magnetică 1,5-T (General Electric Medical Systems, Milwaukee). O serie de 5 imagini transversale a fost dobândită din regiunea lombară începând de la marginea inferioară a celei de-a cincea vertebre lombare și continuând spre cap; a fost folosit un spațiu de 2 mm între imagini pentru a preveni diafragma. Pentru a calcula volumele pentru TVA și SAAT, suprafața (cm 2) din fiecare felie individuală a fost înmulțită cu lățimea feliei (1 cm) și apoi s-au însumat volumele individuale (cm 3). Toate imaginile au fost analizate de același observator experimentat. Coeficienții de corelație intraclasă pentru analizele repetate ale acelorași scanări în zile separate au depășit 0,99 (datele nu sunt prezentate) atât pentru TVA, cât și pentru SAAT.

Fitnessul cardiovascular a fost exprimat ca ritm cardiac în timpul ciclului submaximal la o rată de lucru de 49 W (300 kpm/min) pe un ergometru în decubit dorsal (486T; Quinton, Seattle). Rata de lucru a ergometrului a fost crescută treptat până la 49 W, după care copilul a menținut puterea respectivă timp de 8 minute. Ritmul cardiac submaximal a fost ritmul cardiac mediu în ultimele 5 minute, măsurat cu un electrocardiograf încorporat într-un ecocardiograf (Sonos 100; Hewlett-Packard, Andover, MA).

Activitatea fizică zilnică totală a fost estimată din rechemările de 7 zile (20). Copilului i s-a cerut să-și amintească timpul petrecut dormind și făcând activități fizice în timpul celor 7 zile premergătoare interviului. Interviurile au fost realizate înainte de testarea inițială și în ultima săptămână a fiecărei a 4-a perioadă. Astfel, rechemarea 7-d a inclus pregătirea fizică pentru subiecții care participă la antrenament în perioada respectivă. Ore petrecute făcând activități [5-6,9 echivalente metabolice de repaus (METS)] și activități foarte grele (≥7 METS) au fost însumate pentru a obține un indice de activitate fizică viguroasă. Orele petrecute făcând activitate moderată (3-4-4 METS) și activitate viguroasă au fost utilizate în analize. Deși acuratețea datelor de rechemare a activității este limitată, modificările activității auto-raportate au avut tendința de a fi de acord cu ceea ce ar fi de așteptat în funcție de faptul dacă copiii au participat sau nu la antrenament fizic în perioada de rechemare; valorile activității au fost semnificativ mai mari în perioada de pregătire fizică.

Evaluarea dietetică a fost concepută pentru a ajuta la interpretarea modificărilor compoziției corpului și a concentrațiilor de leptină; nu s-au furnizat informații dietetice subiecților în timpul intervenției. Am obținut rechemări 2-d la momentul inițial pentru a familiariza copiii cu procedura. Reamintiri ulterioare 2-d au fost obținute după 2, 4, 6 și 8 luni, oferind 4 zile de informații despre dietă pentru fiecare copil în perioada sa de pregătire fizică și 4 zile pentru perioada fără pregătire fizică. Am folosit SISTEMUL DE DATE NUTRITIV (Centrul de coordonare a nutriției, Universitatea din Minnesota, Minneapolis) pentru a calcula aportul total de energie și procentul de energie derivat din fiecare macronutrient. Datorită dificultății de a obține date dietetice precise (21), aceste date au fost interpretate cu prudență.

Antrenament fizic

Programul de pregătire fizică a fost oferit 5 zile/săptămână; sesiunile de 40 de minute au inclus 20 de minute de exerciții pe mașini și 20 de minute de jocuri. Fiecare copil a purtat un monitor de ritm cardiac (Polar Vantage, Port Washington, NY) în timpul fiecărei sesiuni, iar scopul a fost să mențină ritmul cardiac peste 150 de bătăi/min. După fiecare sesiune, datele minut cu minut despre ritmul cardiac au fost descărcate într-un computer și afișate copilului. Detalii despre pregătirea fizică sunt furnizate în altă parte (22).

Pentru a putea estima cheltuielile de energie în timpul sesiunilor de antrenament fizic, fiecare copil a fost supus la 2 teste de ergometrie cu ciclu multiplu în timpul perioadei de 4 luni de antrenament fizic, din care cheltuielile de energie ar putea fi calibrate la ritmul cardiac prin regresie. Apoi, cheltuielile de energie în timpul sesiunilor de antrenament fizic au fost estimate utilizând ritmul cardiac mediu al copilului în timpul sesiunilor de antrenament fizic. Cele 3 variabile ale procesului de antrenament investigate în acest studiu au fost prezența, ritmul cardiac de antrenament și cheltuielile de energie pe sesiune.

Analize statistice

Nivelul de semnificație pentru toate testele a fost stabilit la P ≤ 0,05. Toate analizele statistice au fost efectuate cu SAS (versiunea 6.12; SAS Institute Inc, Cary, NC). Deoarece nu am planificat ca subiecții să fie reprezentativi pentru subgrupuri demografice specifice și din cauza numărului mic din eșantionul nostru (10 băieți, 24 fete; 19 albi, 15 negri), nu am intenționat să trasăm nicio inferență cu privire la diferențele populației subgrupurilor. . Cu toate acestea, am examinat astfel de diferențe de potențial în eșantionul nostru, astfel încât să putem controla pentru ele, tragând concluzii despre relațiile altor variabile cu concentrațiile de leptină. Nu s-au găsit efecte sexuale sau etnice semnificative. Prin urmare, statisticile descriptive pentru subgrupuri nu sunt raportate.

Pentru a examina ce factori au fost asociați cu concentrațiile de leptină (analize transversale), am calculat coeficienții de corelație Pearson pentru concentrațiile de bază ale leptinei și variabile în următoarele domenii: demografie, compoziția totală a corpului, adipozitatea abdominală, insulina, indicii de activitate fizică și capacitatea cardiovasculară . Apoi, variabilele care au fost corelate semnificativ cu concentrația de bază a leptinei au fost introduse în modele de regresie treptată, cu un model separat pentru fiecare domeniu. Toate variabilele care au fost reținute din fiecare domeniu au fost puse împreună într-un model etapizat final. Deoarece variabilele dietetice nu au fost obținute la momentul inițial, relațiile lor transversale cu concentrația de leptină au fost determinate prin analiza corelațiilor dintre concentrația medie de leptină (la 3 puncte de timp: 0, 4 și 8 luni) și valoarea medie pentru variabilele dietetice la 4 puncte de timp: 2, 4, 6 și 8 luni).

La întrebarea principală de cercetare a fost răspuns prin analiza modificărilor concentrației de leptină în cele 3 puncte de timp în ceea ce privește antrenamentul fizic (linia de bază, 4 luni și 8 luni). Am folosit o analiză a varianței cu model mixt (ANOVA) cu subiectul ca factor aleator și grupul și timpul ca factori fixi. Această procedură a permis dimensiuni inegale ale eșantionului în diferite momente de timp, astfel încât numărul maxim de observații să poată fi utilizat în analiză. Datele lipsă la un moment dat nu au făcut ca celelalte observații pentru subiectul respectiv să fie excluse din analiză, deoarece observațiile lipsă au fost estimate din totalul rândurilor și coloanelor utilizând procedura de mijloace cu cele mai mici pătrate. Această procedură oferă estimări ale valorilor așteptate ale grupului, dacă mărimile eșantionului au fost egale în toate momentele. Un efect semnificativ de grup pe timp a indicat faptul că cele două grupuri au diferit în ceea ce privește modul în care valorile lor s-au schimbat în cele 3 puncte de timp.

Următoarea întrebare de cercetare se referă la identificarea corelațiilor diferențelor individuale în modificările concentrației de leptină din înainte până după perioada de antrenament fizic de 4 luni. Pentru această analiză, s-au obținut scoruri de schimbare pentru cei 31 de subiecți care au finalizat 4 luni de pregătire fizică și au avut măsurători ale leptinei, indiferent dacă au fost în grupul 1 sau în grupul 2. Semnificația schimbării pre-post-antrenament a fost evaluată prin teste grupe t. Apoi, cu scorul de modificare a leptinei ca variabilă dependentă, au fost efectuate analize de corelație și regresie așa cum este descris pentru analizele transversale, adăugând variabile de bază ale leptinei și ale procesului de antrenament fizic ca domenii separate.

REZULTATE

Concentrația plasmatică inițială de leptină și variabile independente și corelațiile Pearson între variabilele independente inițiale și concentrația inițială de leptină la copiii obezi 1

. Valoare. r .
Leptina plasmatică (μg/L) 28,6 ± 15,1 -
Demografie
Sex - 2 0,14
Etnie - 3 0,26
Vârsta (y) 9,4 ± 1,0 0,07
Compozitia corpului
Masă grasă (kg) 22,9 ± 9,4 0,75 4
Masă fără grăsimi (kg) 29,7 ± 6,2 0,48 4
Masa totală (kg) 52,6 ± 14,6 0,70 4
Grăsime corporală (%) 42,5 ± 6,0 0,73 4
TVA (cm 3) 206 ± 57 0,38 5
SAAT (cm 3) 1204 ± 477 0,74 4
Insulina plasmatică și glucoza
Insulină (pmol/L) 141,3 ± 101,2 0,46 6
Glucoza (mmol/L) 4,91 ± 0,38 0,43 7
Insulina: glucoza 0,01 ± 0,01 0,42 7
Activitate fizica
Moderat (h/wk) 4,2 ± 4,0 −0,15
Vigoros (h/wk) 2.1 ± 2.3 −0,08
Exercitii cardiovasculare
Frecvența cardiacă submaximală (bătăi/min) 120 ± 14 0,19
. Valoare. r .
Leptina plasmatică (μg/L) 28,6 ± 15,1 -
Demografie
Sex - 2 0,14
Etnie - 3 0,26
Vârsta (y) 9,4 ± 1,0 0,07
Compozitia corpului
Masă grasă (kg) 22,9 ± 9,4 0,75 4
Masă fără grăsimi (kg) 29,7 ± 6,2 0,48 4
Masa totală (kg) 52,6 ± 14,6 0,70 4
Grăsime corporală (%) 42,5 ± 6,0 0,73 4
TVA (cm 3) 206 ± 57 0,38 5
SAAT (cm 3) 1204 ± 477 0,74 4
Insulina plasmatică și glucoza
Insulină (pmol/L) 141,3 ± 101,2 0,46 6
Glucoza (mmol/L) 4,91 ± 0,38 0,43 7
Insulina: glucoza 0,01 ± 0,01 0,42 7
Activitate fizica
Moderat (h/wk) 4,2 ± 4,0 −0,15
Vigoros (h/wk) 2.1 ± 2.3 −0,08
Exercitii cardiovasculare
Frecvența cardiacă submaximală (bătăi/min) 120 ± 14 0,19

x̄ ± SD; n = 34 cu excepția glucozei (n = 33) și pentru insulină și insulină: glucoză (n = 31). TVA, țesut adipos visceral; SAAT, țesut adipos abdominal subcutanat.